Fotoelektromos: vízben, nem szárazföldön

Az úszó napelemek elősegíthetik a megújuló energia előállítását

Úszó napelemes modulok - ez a jövő napenergia technológiája? © Dennnis Schroeder / NREL
felolvasta

A napenergia új megközelítése: A napelemes modulok telepítése nem szárazföldön, hanem a vízen döntő előnyökkel járhat. Mivel a növények nem foglalnak el szárazföldi területeket és természetesen lehűlnek, ez növeli hatékonyságukat. Csak az Egyesült Államokban az ilyen úszó napelemes modulok következetes telepítése a teljes éves villamosenergia-igény tíz százalékát eredményezheti, amint azt az amerikai kutatók kiszámították.

A fotovoltaika - a napfény villamos energiává alakulása - a megújuló energia egyik leggyorsabban növekvő formája. 2050-re ez csak a világ villamosenergia 30–50% -át fedezheti - állítják a kutatók a közelmúltban. De van egy hátránya: a napelemes modulok alacsony hatékonyságuk miatt nagy területeket igényelnek, és ezért gyakran versenyeznek a mezőgazdasággal és a földhasználat egyéb formáival.

Többféle előny

De van egy alternatíva: úszó napenergia rendszerek. "Az ilyen vízbázisú fotovoltaikus rendszerek több szempontból is hasznosak lehetnek" - mondta Robert Spencer és kollégái az Egyesült Államok Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriumában (NREL). "A víz csökkenti a modulok működési hőmérsékletét, ugyanakkor gátolja a párolgást és az algák növekedését a vizekben." Ez utóbbi meglehetősen nem kívánatos a vízenergia számára használt tartályokban és tartályokban.

A napelemek ezen a növénynél úsznak, és a mesterséges vizek, például a tartályok vagy a tartályok vízfelszínén képezik a formát. Ennek eredményeként nem zavarják a természetes vízi ökoszisztémákat, de nem akadályozzák sem a szükséges mezőgazdasági területeket és egyéb területeket. "A föld költségei egyre inkább egy napenergia-projekt költségeinek felelnek meg" - magyarázza Adam Warren, a NREL.

Japán mint úttörő

Különösen akkor, ha a föld drága, ezért különösen érdemes a víz elkerülése. Néhány ország már megkezdte több úszó napenergia-rendszer telepítését. A kutatók szerint mindenekelőtt Japán jelentős erőfeszítéseket fektetett ebbe a technológiába. A világ 70 legnagyobb úszó fotoelektromos rendszeréből 56 található itt. kijelző

De sok más régióban ez a technika még mindig kevéssé ismert és alkalmazott számos előnye ellenére. Ezért a tudósok most meghatározták, hogy milyen teljesítmény érhető el az ilyen úszó napenergiával és milyen megtakarításokat eredményezne ez például az Egyesült Államok számára. Bár a technológiát körülbelül tíz évvel ezelőtt találták ki, azóta csak hét ilyen rendszert telepítettek.

A lebegő fotovoltaikus NREL előnyei és potenciális teljesítménye

Elég az éves villamosenergia-igény tíz százalékáért

Az eredmény: Az USA-ban körülbelül 24 000 ember által létrehozott vízterület - a tározók, víztartályok vagy más mesterséges vízfolyások - alkalmasak lennének úszó napenergia rendszerekre, állítják a kutatók, "Ezeknek a vizeknek sok a száraz területeken, magas földárakkal és villamosenergia-költségekkel" - mondta Spencer és csapata. "Itt a lebegő fotovoltaika különleges előnyöket hozhat."

Ha fotovoltaikus energiát működtetne ezeken a vízfelületeken, akkor az legalább az Egyesült Államok éves villamosenergia-igényének körülbelül tíz százalékát fedezi. "A teljesítményre és a haszonra vonatkozó becslésünk szándékosan konzervatív" - mondja Spencer. Ugyanakkor ennek a fotovoltaikus energianak a telepítése a vízre mintegy 2, 1 millió hektár földet takaríthat meg.

Kombináció vízenergiával

A kutatók szerint a lebegő fotovoltaikus és a vízerőművek kombinációja különösen hasznos lehet. Ha a napelemeket a vízerőművek tározóira telepítik, felhasználhatják a rendelkezésre álló infrastruktúrát a villamos energia elvezetésére. megtakarítja a költségeket - mondja Spencer és csapata.

A tudósok a lebegő szolárrendszereket a hagyományos fotovoltaikus rendszerek ígéretes alternatívájának tekintik. Úgy véli, hogy ez a technológia számos előnnyel járhat más régiókban is. "Az úszó napenergia rendszerek új iparág, amelyet a napelem modulok gyors csökkenése tette lehetővé" - mondja Warren. "A vízbázisú fotovoltaikus elemek gyors elterjedését előrejelzzük ott, ahol a földárak magasak." (Környezettudomány és Technológia, 2018; doi: 10.1021 / acs.est.8b04735)

DOE / Országos Megújuló Energia Laboratórium

- Nadja Podbregar